• Geomechanics and Engineering
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• 제11권3호
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• pp.439-455
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• 2016

This paper presented solutions of displacement and stress for a circular opening which is reinforced with grouted rock bolt. It satisfies the Mohr-Coulomb (M-C) or generalized Hoek-Brown (H-B) failure criterion, and exhibits elastic-brittle-plastic or strain-softening behavior. The numerical stepwise produce for strain-softening rock mass reinforced with grouted rock bolt was developed with non-associative flow rules and two segments piecewise linear functions related to a principle strain-dependent plastic parameter, to model the transition from peak to residual strength. Three models of the interaction mechanism between grouted rock bolt and surrounding rock proposed by Fahimifar and Soroush (2005) were adopted. Based on the axial symmetrical plane strain assumption, the theoretical solution of the displacement and stress were proposed for a circular tunnel excavated in elastic-brittle-plastic and strain-softening rock mass compatible with M-C or generalized H-B failure criterion, which is reinforced with grouted rock bolt. It showed that Fahimifar and Soroush's (2005) solution is a special case of the proposed solution for n = 0.5. Further, the proposed method is validated through example comparison calculated by MATLAB programming. Meanwhile, some particular examples for M-C or generalized H-B failure criterion have been conducted, and parametric studies were carried out to highlight the influence of different parameters (e.g., the very good, average and very poor rock mass). The results showed that, stress field in plastic region of surrounding rock with considering the supporting effectiveness of the grouted rock bolt is more than that without considering the effectiveness of the grouted rock bolt, and the convergence and plastic radius are reduced.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.267-276
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• 2010

오늘날 전면접착형 록볼트는 암반공학 현장에서 주요 지보재로써 널리 이용되고 있다. 따라서 정밀한 록볼트 지보설계를 위해서는 록볼트의 지보거동 특성을 정확히 이해하는 것이 중요하다. 그 중요성에도 불구하고 아직까지도 전면접착형 록볼트의 지보력이 발휘되는 원리를 완전히 이해하지 못하고 있다. 지금까지 제시된 대부분의 해석적 모델들은 볼트의 경계조건을 단순화시켜 개발되었기 때문에 현장 록볼트의 지보거동을 이해하는 도구로 사용하기에는 적합하지 않다. 이 연구에서는 전면접착형 록볼트의 지보력 발휘 메카니즘을 이해하기 위하 여 3차원 탄성 유한요소해석을 실시하였다. 이를 통해 볼트 선단의 변위경계조건 변화, 암반탄성계수의 변화, 그리고 절리면의 교차가 록볼트의 전단응력 및 축응력 분포특성에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과는 볼트 선단의 고정판 설치 유무가 록볼트의 지보력 발휘 및 보강효과 증대에 큰 영향을 미치고 있음을 보여주었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.385-401
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• 2024

록볼트는 암반사면을 보강하는데 중요한 역할을 한다. 하지만, 그라우트 충전 상태가 불량한 록볼트가 발견되는 사례가 종종 발생하고 있으며, 이는 암반사면의 안정성에 악영향을 줄 수 있다. 본 연구는 음파를 이용하여 록볼트의 견전도를 평가하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 총 다섯 개의 록볼트 시험체를 준비하였으며, 이 중 하나는 그라우트로 완전히 충전된 록볼트이며, 네 개는 그라우트 충전 상태가 불량한 록볼트로 준비하였다. 그라우트 충전이 불량한 부분은 록볼트의 두부에 모사하였으며, 그라우트 충전비율은 80%, 70%, 60%, 50%로 준비하였다. 제작한 록볼트 시험체는 콘크리트 블록 내에 설치하여 암반에 근입되어 있는 환경과 유사하게 조성하였다. 록볼트의 두부를 해머로 타격하여 음파를 발생시켰으며, 스마트폰에 내장되어 있는 마이크로 음파를 측정하였다. 측정한 음파는 푸리에 변환을 통해 주파수 영역에서 분석하였다. 그 결과, 록볼트의 그라우트 충전비율이 낮을수록 측정된 음파의 우세주파수가 감소하였다. 본 연구는 스마트폰의 내장 마이크를 이용하여 측정한 음파의 주파수 특성이 록볼트의 건전도를 평가하는 데 있어 유용한 지표가 될 수 있음을 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.841-849
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• 2018

The purpose of a rock bolt is to improve the mechanical performance of a jointed-rock mass. The performance of a rock bolt is generally evaluated by conducting a field pullout test, as the analytical or numerical evaluation of the rock bolt behavior still remains difficult. In this study, wide range of field test was performed to investigate the pullout resistance of rock bolts considering influencing factors such as the rock type, water bearing conditions, rock bolt type and length. The test results showed that the fully grouted rock bolt (FGR) in water-bearing rocks can be inadequate to provide the required pullout resistance, meanwhile the inflated steel tube rock bolt (ISR) satisfied required pullout resistance, even immediately after installation in water-bearing conditions. The ISR was particularly effective when the water inflow into a drill hole is greater than 1.0 l/min. The effect of the rock bolt failure on the tunnel stability was investigated through numerical analysis. The results show that the contribution of the rock bolt to the overall stability of the tunnel was not significant. However, it is found that the rock bolt can effectively reinforce the jointed-rock mass and reduce the possibility of local collapses of rocks, thus the importance of the rock bolt should not be overlooked, regardless of the overall stability.

• Advances in materials Research
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• 제11권3호
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• pp.237-250
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• 2022

The cone bolts with expanded front ends supply improved anchoring performances and increase energy absorbing capacities due to ploughing in the grouted drills. Within this study, use of a novel energy absorber for the cone bolt heads were investigated to assess its design in terms of supplying high support performances. Additionally, different grout material designs were tested to investigate whether the energy absorption capacities of the rock bolts can be improved using a silicone based thermoset polymer (STP) additive. To determine load bearing and energy absorption capacities, a series of deformation controlled pull-out tests were carried out by using bolt samples grouted in rock blocks. According to the results obtained from this study, maximum load bearing capacities of cone bolts are similar and mostly depend on the steel material strength, whereas the energy absorption capacity was determined to significantly vary in accordance with the displacement limits of the shanks. As a result of using STP additive and new polyamide absorber rings, displacement limits without the steel failure increase. The STP additive was found to improve the energy absorption capacities of grouted cone bolts. The absorber rings designed within this study were also assessed to be highly effective and able to double up the energy absorption capacities of the cone bolts.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.122-128
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• 2003

Rock bolts are widely used as a supplementary roof support system in hard-rock mining since a long time. Since the performance of fully grouted passive bolts depends on bond strength, in the present investigation extensive laboratory pull-out as well as push-out tests were conducted varying the bolt diameter, length and cement-water mixing ratios of grout. The load-displacement curves were developed and were verified with the numerical results obtained from finite element analysis using ALGOR software. Numerical models were validated for push-out tests and a detailed analysis was carried out to know the displacement, stress, strain distribution along the bolt.

• 터널과지하공간
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• 제1권2호
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• pp.168-180
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• 1991

Through field measurements, it was shown that the shear stresses along a fully grouted rock blot were proportional to the differences between the displacement of a bolt rod and that of surrounding rock. Accordingly the theoretical equation for the displacement along a rock bolt, R(x), can be proposed as differential form; $ \frac{d^2R(x)}{dx^2}-aR(x)=-a^2U(x)$ where U(x) is the displacement of surrounding rock and α is a constant. In this study above equation was applied to the boundary element analysis which can simulate the supporting behavior of each rock bolt around a tunnel and the results of the implementation of boundary element technique were shown.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권11호
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• pp.15-21
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• 2016

국내에서는 현장에서 사용되고 있는 록볼트 공법에 대하여 여러가지 연구가 진행 중이다. 대규모 사면이나 터널, 암반구조물의 불안정한 지반을 새로운 평형상태로 유지시키기 위한 지보재로서 그라운드앵커, 록볼트가 있다. 이에 본 연구에서는 현재 가장 널리 이용되고 있는 지보재인 록볼트를 대상으로 원형 모형토조를 이용하여 실내 인발시험을 수행하여 지보재의 특성을 분석하였다. 최대인발하중의 변화 양상을 살펴보기 위해 수행한 록볼트에 대한 인발시험의 결과를 보면 인발시험 횟수에 관계없이 거의 일정함을 보였는데, 이것은 지보재가 최대인발하중에 도달할지라도 록볼트와 충전재 사이에 파괴가 거의 일어나지 않으므로 일정한 최대인발하중을 보이는 것으로 판단되며 금회 실내시험에서 충전재는 콘크리트와 토사로 채워져 있다. 주요 지보재인 록볼트의 충전재를 인공적인 재해를 방지하도록 설치한다. 본 논문에서는 록볼트 충전재인 그라우트재가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 밀봉패커를 개발하였으며 그로 인한 터널과 사면에서 시공 시 적용성과 역할을 평가하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.42-50
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• 2008

To evaluate rock bolt integrity, destructive test such as pull-out test has been commonly carried out. This method is known as time consuming, expensive, and inaccurate procedure. To improve destructive method, non-destructive techniques using transmitted guided ultrasonic waves were suggested. Note for the transmission method, the source for the generation of ultrasonic waves should be installed during the rock bolt construction. The purpose of this study is to investigate the reflection method using reflected guided ultrasonic waves to evaluate the integrity of the rock bolt grouted, and to compare the results evaluated by the reflection and transmission methods. The guided waves are generated by PZT element and received by AE sensor. The measured signals are analyzed by the wavelet transform. The results show that the energy velocities of guided ultrasonic waves increase with the defect ratio in both transmission and reflection method. The reflection method produces the lower velocity in all defect ratio. This research demonstrates that the reflection method may be suitable and easer method for the field tests.

• 터널과지하공간
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• 제9권3호
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• pp.194-203
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• 1999

본 연구에서는 록볼트의 역학적 거동을 파악하기 위하여 지하공동에 설치된 단일 록볼트에 발생하는 축응력 분포, 록볼트-그라우트 접촉면에서의 전단응력 분포와 중립점의 위치를 분석하였으며, 현장의 다양한 지질조건에 대한 록볼트의 보강효과를 분석하기 위하여 여러가지 지반조건과터널크기에서 록볼트의 설치간격과설치길이를 변화시키며 전산해석을 수행하였다. 전산해석결과, 최대 인장응력 및 전단응력의 분포를 파악할 수 있었으며, 중립점의 위치에 영향을 주는 인자가 공동의 굴착폭임을 알 수 있었다. 또한 패턴볼팅으로 보강된 원형공동에서 록볼트에 의한 암반의 봉압효과는 응력 증가비를 사용하여 분석하였으며, 소성대 감소효과와지반 변위 감소효과는 각각 소성대 감소비와 변위 감소비를 사용하여 분석하여 록볼트의 보강효과 경향을 파악할 수 있었다. 이러한 보강효과의 경향분석 결과는 실제 터널의 안정적 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.